Полезные генетические изменения, благодаря которым дикие растения превратились в сельскохозяйственные культуры, могли возникнуть задолго до появления земледелия. К такому выводу пришли исследователи, изучившие историю одомашнивания риса, кукурузы и фасоли. Анализ ДНК показал, что некоторые важные мутации существовали еще у диких предков этих растений, а затем на протяжении тысячелетий распространялись под влиянием человеческого отбора.

Одним из примеров стал азиатский рис Oryza sativa подвида japonica. Его дикий предок, трава Oryza rufipogon, до сих пор растет в некоторых районах Китая, Индии и Юго-Восточной Азии. Более 8000 лет назад жители долины нижнего течения Янцзы в Китае начали выращивать это растение.

В дикой природе зрелые семена риса осыпаются на землю, обеспечивая распространение новых растений. Однако для земледельцев такая особенность была неудобна: зерна терялись еще до сбора урожая. Вероятно, люди постепенно отдавали предпочтение растениям, которые удерживали семена на стеблях, имели более удобную для сбора форму и обладали другими полезными признаками. Так, задолго до появления генетики, люди меняли наследственные характеристики растений с помощью отбора.

Одомашнивание культурных растений стало одним из важнейших поворотных моментов в истории человечества. Избыток продовольствия позволил поддерживать большие оседлые сообщества, способствовал развитию земледелия и созданию сложных обществ. При этом ученые до сих пор выясняют, насколько быстро происходили генетические изменения и какую роль играли сознательный выбор людей и непреднамеренный отбор.

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи используют новые методы анализа геномов. При половом размножении участки родительской ДНК перемешиваются, поэтому разные фрагменты генома имеют собственную историю наследования. Сопоставляя генетические различия между растениями и учитывая скорость возникновения мутаций, ученые могут оценивать, когда появились определенные изменения и как часто они встречались в популяции в разные периоды.

Важную роль сыграли исследования, опубликованные в 2025 году. Ученые изучили кукурузу, фасоль адзуки и рис подвида japonica и обнаружили, что мутации, связанные с признаками одомашнивания, нередко присутствовали у диких предков задолго до появления культурных разновидностей.

Например, у кукурузы мутация в гене tga1 связана с появлением открытых зерен вместо характерной для дикого предка твердой оболочки. Ранее предполагалось, что такое изменение возникло в процессе одомашнивания, поскольку открытые зерна делали растение уязвимее для вредителей и животных. Однако генетический анализ показал, что мутация появилась более 40 000 лет назад — задолго до одомашнивания кукурузы примерно 9000 лет назад.

Исследование фасоли адзуки также выявило мутации, связанные с окраской семенной оболочки и растрескиванием стручков. Их распространение началось за тысячи лет до появления полностью одомашненных разновидностей. Это может свидетельствовать о длительном периоде выращивания растений и постепенном отборе полезных признаков.

В случае риса исследователи проанализировали более 70 мутаций, связанных с одомашниванием и адаптацией к местным условиям. Они установили, что вариант гена qSH3, помогающий удерживать зерна на растении, вероятно, существовал еще у дикого предка риса. Его распространение началось около 9000 лет назад и продолжалось более двух тысячелетий. Эта динамика совпала с изменениями в частоте обнаружения неосыпающихся зерен в археологических находках из долины Янцзы.

Ученые также обнаружили, что при появлении холодоустойчивых разновидностей риса около 4000 лет назад использовались генетические варианты, существовавшие задолго до этого.

В совокупности результаты исследований указывают на то, что одомашнивание растений редко было одномоментным событием. Полезные мутации могли возникать задолго до того, как люди начинали выращивать растения, а затем постепенно распространяться благодаря естественному и человеческому отбору. Таким образом, превращение диких видов в сельскохозяйственные культуры могло занимать тысячи лет и включать множество последовательных этапов.